118 Đặt 2 1 F F = α ta rút gọn công thức trên về dạng: α α + + = 1 21 2 PP P x (6-18) Vậy áp suất bên trong nhà P x phụ thuộc và áp suất gió và tỉ số diện tích giữa các cửa, trị số P x biến thiên từ P 1 đến P 2 . Nếu F 1 = 0 (Cửa 1 đóng) thì P x = P 2 . F 2 = 0 (Cửa 2 đóng) thì P x = P 1 . F 1 = F 2 2 21 PP F X + = b. Trường hợp phức tạp có nhiều cửa Xét xưởng như hình (6-17) nhà có ba cửa thông gió, ta sẽ có hai sơ đồ thông gió khác nhau: - Của 1 và 3 gió vào cửa 2 thoát gió (đường liền) - Cửa 1 gió vào, cửa 2 và 3 thoát gió (đường đức đoạn) Cũng giống như trên ta chọn mặt phẳng (x-x) làm mặt phẳng chuẩn, và có P x (không đổi theo chiều cao) bên trong nhà Tại các cửa thông gió ta có áp suất thừa là. ∆P 1 = P 1 - P x . Hình (6-19) ∆P 2 = P x – P 2 . ∆P 3 = (P x – P 3 ) hoặc (P 3 - P x ). Phương trình cân bằng lưu lượng sẽ là: - Đối với sơ đồ thông gió 1: L 1 + L 3 = L 2 . - Đối với sơ đồ thông gió 2: L 1 = L 2 + L 3 . Lâp các tỉ số: α = 2 1 F F và β = 2 1 L L 119 Giải các phương trình cân bằng lưu lượng trên ứng với từng sơ đồ thông gió ta rút được công thức tính toán tổng quát cho P x như sau: 22 2 2 1 2 βα βα + = PP P X (6-19) Vậy trường hợp có nhiều cửa thông gió, ngoài sự phụ thuộc đã nói trên P x còn phụ thuộc vào sư phấn bố lưu lượng vào và ra (chỉ phụ thuộc vào bình phương tỉ số lưu lượng 2 1 L L ) Sau đây là trình tự tính toán thông gió tự nhiên dưới tác dụng của gió: - Gỉa thiết tỉ số diện tích cửa α và tỉ số lưu lượng β từ đó xác định trị số P x , - Dựa vào sơ đồ thông gió đã chọn để kiểm tra lại trị số P x đã phù hợp chưa. Ví dụ: + Với sơ đồ thông gió 1 và P x phải có điều kiện : P 2 <P X <P 1 : P 3 . + Với sơ đồ thông gió 2 thì : P 2 : P 3 < P X <P 1 . Nếu điều kiện trên khôngthoả mãn thì phải giả thiết lại trị số α hoặc β hay cả hai để tìm P x khác. - Sau khi biết được P x ta lần lượt tính được áp suất thừa tại các cửa ∆P i , vận tốc không khí tại các cửa. - Cuối cùng khi có vận tốc không khí qua các cửa nếu biết lưu lượng không khí ta xác định được diện tích cửa và ngược lại nếu biết diện tích cửa ta xác định được lưu lượng không khí trao đổi. 4- Tính toán thông gió tự nhiên dưới tác dụng tổng hợp của gió và nhiệt thừa. Trong thực tế các nhà máy luôn luôn có nhiệt thừa và chịu ảnh hưởng của gió thổi, theo số liệu thống kê ở tất cả các địa phương trên nước Việt Nam, số giờ lặng gió chiếm tỉ lệ rất bé trong năm cho nên để tận dụng ưu điểm đó ta dùng phương pháp tính toán thông gió tự nhiên dưới tác dụng tổng hợp của gió và nhiệt thừa. Xét một xưởng theo hình (6-18) chịu tác dụng củ a gío (vận tốc v g , hệ số khi động của gió tại các cửa là k 1 , k, K 3 ) và nhiệt ( t t > t N , γ ng > γ tr ). 120 Ta chọn mặt phẳng x-x qua tâm xửa dưới 1 và 2 ( hai cửa có độ cao như nhau). Đặt áp suất bên trong tại mặt phẳng đó là P x . Ta tính áp suất thừa tại các cửa: * Ở cửa 1: Bên ngoài: P kq + P 1 . Bên trong: P x . * Ở cửa 2: ∆P 1 = (P kq + P 1 ) - P x . Bên ngoài: P X + Hγ tr tb . Bên trong: P kq - Hγ tr tb + P 2 . ∆P 2 = (P x - Hγ tr tb ) – (P kq – Hγ ng + P 2 ) Ta đặt P 2 qư = P 2 – H(γ ng - γ tr tb ) ∆P 2 = – P kq + P x - P 2 qư . * Ở cửa 3. Bên trong: P x . Bên ngoài: P kq + P 3 ∆P 3 = P x –( P kq + P 3 ) Nếu tính áp suất tương đối (bỏ qua P kq ) áp suất thừa tại cửa sẽ là: ∆P 1 = P 1 – P x ∆P 2 = P x – P 2 qư ∆P 3 = P 3 – P x Hoặc P x – P 3 . Ta nhận thấy chúng giống như trường hợp tính toán thông gió tự nhiên dưới tác dụng của gió ở trên chỉ khác là ở đây ta có trị số áp suất thừa tại cửa 2 là P 2 qư (áp suất thừa quy ước tại cửa 2) P 2 qư = P 2 – H(γ ng – γ tr tb ) Từ áp suất thừa ta có vận tốc không khí qua các cửa và tính được lưu lượng không khí qua các cửa : )(.2. 1111 Xng PPgFL −= γµ )(.2. 2222 qu xr PPgFL −= γµ )(.2. )(.2. 333 3333 PPgF PPgFL xng Xng −= −= γµ γµ Hay lập tỉ số lưu lượng không khí vào và ra là: 121 2 1 L L = β β )(.2. )(.2. 222 111 qu xr Xng PPgF PPgF − − = γµ γµ Đặt: 2 1 F F = α 2 1 η η η = r ng γ γ δ = Giải phương trình trên ta rút ra được P x . 222 2 2 1 22 δβα βδηα ++ + = qu x PP P (6-20). Nếu lấy µ 1 = µ 2 = µ 3 = µ. Và cho rằng 1≈ r ng γ γ thì ta có. 22 2 2 1 2 βα βα + + = qu x PP P (6-21) Trường tự tính toán cũng giống như trường hợp thông gió tự nhiên dưới tác dụng của gió chỉ cần chú ý tính P 2 qư ở trường hợp có tác dụng nhiệt. Ví dụ . Xác định diện tích các cửa F1, F2, F3, theo sơ đồ thông gió hình (6-21) để đảm bảo thông gió khử nhiệt cho phù hợp với xưởng. Q th = 500.000 kcal/h: H= 10m, V gió = 4 m/s P kq = 745 mmHg, t ng =20 0 C, t r =34 0 C k 1 = 0,6, k 2 = -0,4, k 3 = -0,2. Cách giải : * Lưu lượng không khí trao đổi. skghkg ttc Q L ngr th /42/000.151 )2034(24,0 500000 )( == − = − = * Theo sơ đồ thông gió đã cho lập 122 phương trình lưu lượng L 1 + L 2 + L 3 = 151.000 kg/h. Đồng thời phân phối : L1 = L3 = skg /21 2 42 = * Xác định các trị số trọng lượng đơn vị với áp suất khí quyển P kq = 745mmHg ứng với. t ng =20 0 C, γ ng = 1,181 kg/m 3 t r =34 0 C , γ r = 1,13 kg/m 3 . C tt t rlv tb tr 0 29 2 3424 2 = + = + = Ta có: γ tr = 1,152 kg/m 3 . * Áp suất gió tại các cửa: Áp suất khí động của gió γ . 2 2 g v P g d = 2 2 /118,1. 81,9.2 4 mkgP d == P 1 = k 1 .P đ = 0,6.1 = 0,6 kg/m 2 P 3 = k 3 .P đ =- 0,2.1 = -0,2 kg/m 2 P 2 qư =P 2 – H(γ ng – γ tr tb )=( -0,4.1) -10(1.18-1.52) = -0,68 kg/m 2 . * Xác định P x . Ta có: 5,0 2 1 2 1 == L L và lấy : µ = 0,6 , η = 1 Gỉa thiết 5,0 2 1 2 1 === F F α ta có ( ) 2 22 2 22 22 2 2 1 2 /05,0 5,05,0 68,05,06,0.5,0 mkg PP P qu x −= + −+ = + + = βα βα 123 Nhận xét: Với áp suất P x tính được so với P 1 thì nhỏ hơn nên không khí vào nhà P 2 qư thì lớn hơn nên không khí ra khỏi nhà so với P 3 thì lớn hơn nên không khí ra khỏi nhà chứ không phải từ ngoài vào như sơ đồ thông gió đã cho. Vậy cần phải giả thiết lại β để đảm bảo điều kiện P 1 : P 3 > P x >p 2 qư * Giả thiết lại 333,0 3 1 == α ( ) 2 22 2 22 /31,0 5,0333,0 68,05,06,0.333,0 mkgP x −= + −+ = Trị số Px lần này đảm bảo điều kiện trên áp suất thừa tại các cửa: ∆P 1 = P 1 – P x = 0,6 – (-0,31) = 0,91 ∆P 2 = P x – P 2 qư = -0,31 – (-0,68) = 0,37 ∆P 3 = P 3 – P x = -0,2-(-0,31) = 0,11. * Xác định diện tích các cửa pg L F ngI i i ∆ = 2 γµ 2 1 6,7 91,0.811,1.81,9.26,0 21 mF == 2 2 24 37,0.13,1.81,9.26,0 42 mF == 2 3 22 11,0.18,1.81,9.26,0 21 mF == Chú thích : Phương pháp tính toán trên áp dụng chung cho cả trường hợp cửa mái hai bên đều mở. Như đã trình bày ở mục trên, phía đón gió cửa mái phải có áp suất gío quy ước bé hơn P x để cho thông gió lợi nhất (không khí bên ngoài vào cửa phía dưới thấp và bốc ra ngoài qua cửa mặt của hai bên) 5.Tính toán thông gió tự nhiên cho các trường hợp khác. a.Xưởng nhiều khẩu độ 124 Ta gọi xưởng nhiều khẩu độ khi xưởng đó có từ hai khẩu dộ trở lên, các gian ngăn cách nhau bằng vách ngăn không sát đất (hình 6-22) Xưởng 3 khẩu độ ở hình (6-20) có gian I và gian III nóng và gian II nguội. Sơ đồ thông gió hợp lý theo hướng mũi tên. Vì bố trí gian nóng là I và III nên không khí nóng sẽ thoát lên cửa mái của hai gian này là (2) và (4). gió ngoài trời lùa dưới thấp vào gian I và III qua cửa (1),cửa (5) và qua cửa (6), cửa(7) từ gian II do không khí đi vào qua cửa mái (3). Tính toán ta cần biết: - Nhiệt thừa các giang: Q th I , Q th II , Q th III . - Các hệ số khí động của gió ở các cửa: k 1 , k 2 ….và vận tốc tính toán của gió V g Cần xác định lưu lượng không khí thông gió cần thiết ở các gian và diện tích cửa thông gió (riêng cửa vách ngăn F 6 , F 7 biết trước hoặc giả thiết) Chúng ta kí hiệu áp suất bên trong trên một mặt phẳng chuẩn nào đó tại các gian là Px, Py, Pz, tuần tự cho các gian I, II, III, và từ đó có thể tách riêng từng gian để tính toán thông gió riêng biệt như một bài toán tính cho một khẩu độ. Trình tự tính toán như sau * Biết nhiệt thừa tại gian I và III ta tính lưu lượng không khí trao đổi cho gian I và III (cần giả thiết t r , tại cửa mái gian I và gian III): )( v I r th I I ttc Q L − = )( v III r th III III ttc Q L − = 125 L I =L 2 , L III = L 4 . L II : coi như bằng không vì không có nhiệt thừa. * Chọn sơ đồ thông gió hợp lý nhất cho các gian xưởng. * Phân phối lưu lượng không khí vào gian I qua cửa (1) và (6) : L 2 = L 1 + L 6 . Vào gian III qua cửa(5) và (7): L 4 =L 5 +L 7 . * Xác định áp suất thừa tại các cửa (6) và (7) trên cơ sở biết lưu lượng L 6 , L 7 và diện tích cửa F 6 , F 7 . II XY gF L PPP γµ .2 . 2 6 2 2 6 6 =−=∆ II ZY gF L PPP γµ .2 . 2 7 2 2 7 7 =−=∆ γ II : trọng lượng đơn vị của không khí ở gian II, vì gian II không toả nhiệt nên γ II = γ ng . * Xác định áp suất gió quy ước tại các cữa mái P 2 qư =P 2 – H I (γ ng – γ I ) P 3 qư =P 3 – H II (γ ng – γ II ) Vì γ ng = γ II → P 3 qư =P 3 P 4 qư =P 4 – H III (γ ng – γ III ) Trong đó + H I, H II , H III : Chiều cao tâm cửa bên dưới dến tâm cửa các gian I, II, III. + γ I , γ III : Trọng lượng đơn vị trung bình của không khí trong các gian I và III. * Giả thiết P y thế nào để đảm bảo chuyển động đúng sơ đồ đã chọn, từ đó xác định các trị số: P x = P y –∆P 6 P Z = P y –∆P 7 * Xác định các trị số áp suất thừa tại các cửa. ∆P 1 = P 1 –P x ∆P 2 = P x –P 2 qư ∆P 3 = P y –P 3 ∆P 4 = P 2 –P 4 qư 126 ∆P 5 = P 5 –P 2 * Xác định diện tích các cửa thông gió theo công thức. iii i i pg L F ∆ = 2 γµ Phương pháp tính toán trên có thể áp dụng cho nhà có nhiều gian xưởng hơn. Việc tính toán này đòi hỏi nhiều thời gian để xác định các trị số áp suất bên trong các nhà xưởng. Để khắc phục khó khăn hiện nay người ta dùng phương pháp biểu đồ để tính toán (trình bày ở một tài liệu khác) Dưới đây xin giới thiệu các sơ đồ giải pháp thông gió tự nhiên cho một số xưởng máy có nhiều khẩu độ (hình 6-23) 127 Hình 6-23 [...]... S.I Sổ tay về lắp các hệ thống thông gió công nghiệp.Matscơva,1976 6 Kamenhep M.P Hệ thống máy quạt.Matscơva,1967 Tài liệu tiếng Việt 1 GS.TS Trần Ngọc Chấn Kỹ thuật Thông Gió nhà xuất bản Xây Dựng,Hà Nội,1998 2 TS Ngô Duy Động Kỹ thuật thông gió và xử lý khí thải,nhà xuất bản Giáo Dục 3 Bùi Sỹ Lý-Hoàng Thị Hiền Thông gió- nhà xuất bản Xây Dựng 4 Hoàng Hiền Thông gió cơ khí-nhà xuất bản Xây Dựng,Hà Nội,2000... sở thông gió trong công nghiệp.Tái bản lần thứ 3.Nhà xuất bản công đoàn Liên Xô, 1965 2 Bogoslovski V.N Nhiệt vật lý xây dựng Matscơva,1970 3 Bromlay M.F Sưởi ấm và thông gió trong các phân xưởng đúc.Nhà xuất bản công đoàn,Matscơva,1955 4 Danhin E.H và Philippov U.M Thông gió và cấp nhiệt trong các xí nghiệp công nghiệp công nghiệp xây dựng.Lêningrat,1970 5 Đomoratski S.I Sổ tay về lắp các hệ thống thông. .. dây chuyền công nghệ cho nên xưởng máy gồm nhà nhiều tầng Các tầng ảnh hưởng lẫn nhau qua các cầu thang vận chuyển trong sản xuất, các cửa thông gió (hình 6-24) biểu diễn nhà 2 tầng được thông gió tự nhiên Nhiệt thừa tầng I là QthI, tầng II là QthII lưu lượng thông gió tầng II sẽ là L I = L1 + L 5 = ( Q I th I c t r − t ng ) Tầng II: phương trình cân bằng nhiệt là: (L2+ L4).c tng + (L1+L5)c.trI +QIIth . Ngọc Chấn Kỹ thuật Thông Gió nhà xuất bản Xây Dựng,Hà Nội,1998 2. TS Ngô Duy Động Kỹ thuật thông gió và xử lý khí thải,nhà xuất bản Giáo Dục 3. Bùi Sỹ Lý-Hoàng Thị Hiền Thông gió- nhà xuất. hình (6-17) nhà có ba cửa thông gió, ta sẽ có hai sơ đồ thông gió khác nhau: - Của 1 và 3 gió vào cửa 2 thoát gió (đường liền) - Cửa 1 gió vào, cửa 2 và 3 thoát gió (đường đức đoạn) Cũng. chuyển trong sản xuất, các cửa thông gió (hình 6-24) biểu diễn nhà 2 tầng được thông gió tự nhiên. Nhiệt thừa tầng I là Q th I , tầng II là Q th II lưu lượng thông gió tầng II sẽ là. () ng I r th I ttc Q − =+=